什么是 MAC 地址

MAC 地址，即媒体访问控制地址（Media Access Control Address） ，也被称作物理地址或硬件地址，位于 OSI（开放式系统互联）模型的第二层 —— 数据链路层，用于唯一标识网络设备在网络中的位置。每一个网络设备，如网卡、路由器、交换机等，在出厂时都会被赋予一个全球唯一的 MAC 地址，就如同每个人都有独一无二的身份证号码一样。

一、MAC 地址的结构
MAC 地址由 48 位二进制数组成，为了便于表示和识别，通常将其转换为 12 个十六进制数，每两个十六进制数之间用冒号（:）或短横线（-）隔开，例如：00:16:EA:AE:3C:40 或 00-16-EA-AE-3C-40。
在这 48 位的 MAC 地址中，前 24 位被称为组织唯一标识符（OUI，Organizationally Unique Identifier） ，由电气与电子工程师协会（IEEE）负责分配给不同的网络设备制造商。这就好比不同的工厂有不同的生产编号，通过前 24 位可以确定设备是由哪家制造商生产的。例如，苹果公司生产的网络设备，其 MAC 地址的前 24 位可能是特定的一段数值，用于标识该设备出自苹果。
后 24 位则由设备制造商自行分配，用于区分同一厂家生产的不同设备，也被称为扩展标识符。即使是同一家制造商生产的不同网卡，它们的后 24 位 MAC 地址也是不同的，从而确保了每个设备的 MAC 地址在全球范围内的唯一性。
此外，MAC 地址最高字节（MSB）的低第二位（LSb），即第 8 位，表示这个 MAC 地址是全局的还是本地的，也就是 U/L（Universal/Local）位 。当该位为 0 时，表示这是一个全局地址，由 IEEE 统一分配，全球唯一；当该位为 1 时，表示这是一个本地管理地址，通常用于特定网络环境下的临时设置或测试等。MAC 地址最高字节（MSB）的低第一位（LSb），即第 1 位，表示这个 MAC 地址是单播还是多播。当该位为 0 时，表示是单播地址，用于一对一的通信；当该位为 1 时，表示是多播地址，用于一对多的通信。

二、MAC 地址的工作过程
在网络通信中，数据包从发送端传输到接收端，MAC 地址在这个过程中发挥着关键作用。当一个设备要发送数据包时，它首先会根据目标设备的 IP 地址，通过 ARP（地址解析协议）来获取目标设备的 MAC 地址。ARP 协议的作用就是将网络层的 IP 地址解析为数据链路层的 MAC 地址。
例如，在一个局域网中，计算机 A 要向计算机 B 发送数据。计算机 A 首先会检查自己的 ARP 缓存表，看是否已经存在计算机 B 的 IP 地址与 MAC 地址的映射关系。如果存在，就直接使用缓存中的 MAC 地址；如果不存在，计算机 A 就会发送一个 ARP 请求广播包，这个广播包会在局域网内传播，询问 “IP 地址为 [计算机 B 的 IP 地址] 的设备的 MAC 地址是多少？”。局域网内的所有设备都会收到这个 ARP 请求，但只有计算机 B 会响应，它会将自己的 MAC 地址发送给计算机 A。计算机 A 收到计算机 B 的 MAC 地址后，会将其存储在自己的 ARP 缓存表中，以便下次通信时使用。
得到目标设备的 MAC 地址后，发送设备会将数据包封装成数据帧，在数据帧的头部包含源 MAC 地址（即发送设备的 MAC 地址）和目标 MAC 地址（即接收设备的 MAC 地址）。然后，数据帧通过物理层的传输介质（如网线、无线信号等）发送出去。在传输过程中，数据帧会经过一个或多个中间节点，如交换机。交换机根据数据帧中的目标 MAC 地址，在其内部的 MAC 地址表中查找对应的端口，然后将数据帧转发到该端口，最终将数据帧传送到目标设备。

三、MAC 地址的作用
1.设备识别与通信：MAC 地址的首要作用是在数据链路层唯一标识网络设备，确保设备之间能够准确地进行通信。在网络中，不同设备通过 MAC 地址来识别对方，就像人们通过名字来识别彼此一样。无论是局域网内的设备通信，还是广域网中设备之间的通信，MAC 地址都是数据传输的重要依据。例如，在一个企业网络中，员工的计算机通过 MAC 地址与公司的服务器、打印机等设备进行通信，实现文件共享、打印等功能。
2.网络管理与安全：对于网络管理员来说，MAC 地址是进行网络管理和维护的重要工具。通过查看设备的 MAC 地址，可以了解网络中设备的数量、类型和分布情况，便于进行网络规划和故障排查。在网络安全方面，MAC 地址也有一定的应用。例如，可以通过 MAC 地址过滤功能，只允许特定 MAC 地址的设备接入网络，从而提高网络的安全性，防止未经授权的设备接入网络。此外，在一些网络监控系统中，也可以通过监测 MAC 地址的活动情况，发现异常的网络访问行为，及时采取措施进行防范。

四、查看 MAC 地址的方法
1.Windows 系统：打开 “控制面板”，点击 “网络和共享中心”；选择正在使用的网络连接，点击 “状态”；在弹出的对话框中，点击 “详细信息”，其中的 “物理地址” 即为 MAC 地址。也可以通过命令提示符查看，按下 Win+R 键，打开 “运行” 对话框，输入 “cmd” 并回车，打开命令提示符窗口，在窗口中输入 “ipconfig /all” 并回车，在显示的信息中，找到 “物理地址” 对应的内容就是 MAC 地址。
2.macOS 系统：打开 “系统偏好设置”，点击 “网络”；选择当前的网络连接，点击 “高级”；在 “硬件” 选项卡中，即可看到 MAC 地址。
3.Linux 系统：在终端中输入 “ifconfig” 或 “ip addr” 命令，然后查找 “eth0”（有线网卡）或 “wlan0”（无线网卡）对应的 “ether” 或 “link/ether” 后面的地址，就是 MAC 地址。
4.手机：安卓手机进入 “设置”-“关于手机”-“状态信息”，找到 “wi-fi mac 地址”；iOS 手机进入 “设置”-“通用”-“关于本机”，找到 “wi-fi 地址”，即为 MAC 地址。

拓展阅读
1.ARP 协议的工作原理是什么：ARP 协议通过广播 ARP 请求包，询问目标 IP 地址对应的 MAC 地址，目标设备收到后回复包含自身 MAC 地址的 ARP 响应包，发送方将 IP 与 MAC 地址映射关系存入缓存，以便后续通信。
2.MAC 地址可以更改吗：部分设备可以通过软件或特定设置更改 MAC 地址，如 Windows 和 macOS 系统可借助第三方软件，Linux 系统能在终端输入命令更改，但这可能违反网络规则和安全策略。
3.MAC 地址与 IP 地址的关系：IP 地址工作在网络层，用于标识网络中的设备位置，实现网络间路由转发；MAC 地址工作在数据链路层，用于同一链路内设备间通信，两者相互配合，通过 ARP 协议实现映射，共同完成网络通信。